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Publicação
PHYSICAL LAYER SECURITY OF LARGE ANTENNA ARRAYS OPERATING IN THE NEAR-FIELD. NEAR-FIELD BEAMFOCUSING AND THE STUDY OF IT’S PHYSICAL LAYER SECURITY CAPABILITIES
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 7.14 MB | Adobe PDF |
Orientador(es)
Resumo(s)
This thesis explores the security aspects of near-field communications in the
context of the upcoming 6th Generation wireless technology. With each decade
witnessing significant advancements in cellular wireless communications, the
demand for faster, more accessible, and secure networks continues to grow. Tra-
ditional security approaches relying on higher-layer cryptography techniques
may not be sufficient for the future massively connected world. Therefore, this
research focuses on leveraging physical layer security techniques, specifically
in the near-field regime, to enhance the confidentiality and privacy of wireless
communications.
The study begins with an examination of the state of the art, encompassing
previous telecommunication generations, Multiple-Input Multiple-Output sys-
tems, Multiple-Input Multiple-Output with Extremely Large Antenna Arrays,
and an overview of physical layer security concepts. Subsequently, a compre-
hensive analysis of the near-field channel modeling components is presented,
exploring the unique propagation characteristics of electromagnetic waves
within this region.
The thesis then delves into the exploration of physical layer security at the near-
field, employing the established channel model to calculate the secrecy rate in
the downlink and achievable capacity in the uplink. Various scenarios involv-
ing a malicious user in the communication link are considered, highlighting
the inherent security capabilities of near-field communications.
In conclusion, this research contributes to the advancement of secure com-
munication technologies by providing insights into the physical layer security
aspects of near-field communications in the context of 6th Generation. The
findings show the potential of utilizing the propagation features of large an-
tenna arrays such as the limited-depth beamforming to enhance security and
privacy. The practical implications and potential applications of the research
outcomes are also discussed.
Esta tese explora os aspetos de segurança das comunicações de campo próximo no contexto da próxima tecnologia sem fios 6G. A cada década, testemunha- mos avanços significativos nas comunicações sem fio, a demanda por redes mais rápidas, acessíveis e seguras continua a crescer. Abordagens tradicionais de segurança que dependem de técnicas criptográficas em camadas superiores podem não ser suficientes para o futuro mundo altamente conectado. Portanto, esta pesquisa concentra-se nas técnicas de seguraça a nivél físico, especifica- mente no regime de campo próximo, para melhorar a confidencialidade e privacidade das comunicações sem fio. O estudo começa com uma análise do estado da arte, abrangendo gerações ante- riores de telecomunicações, sistemas Multiple Input Multiple Output (MIMO), MIMO com Extremely Large Antenna Arrays (ELAA)s, e uma visão geral dos conceitos de seguraça a nivél físico. Posteriormente, é apresentada uma análise abrangente dos componentes de modelagem do canal no campo próximo, explorando as características únicas de propagação de ondas eletromagnéticas nesta região. A tese, em seguida, aprofunda a exploração de seguraça a nivél físico no campo próximo, empregando o modelo de canal estabelecido para calcular a "Secrecy Rate"no "Downlink"e a capacidade máxima atingivel no "Uplink". Vários cenários envolvendo um utilizador malicioso na ligação de comunica- ção são considerados, destacando as capacidades inerentes de segurança das comunicações no campo próximo. Em conclusão, esta pesquisa contribui para o avanço das tecnologias de co- municação segura, fornecendo informações sobre os aspetos de segurança da camada física das comunicações no campo próximo no contexto de 6G. Os resultados mostram o potencial de utilizar as características de propagação de grandes matrizes de antenas, como o feixe de profundidade limitada, para melhorar a segurança e a privacidade. As implicações práticas e potenciais aplicações dos resultados da pesquisa também são discutidas.
Esta tese explora os aspetos de segurança das comunicações de campo próximo no contexto da próxima tecnologia sem fios 6G. A cada década, testemunha- mos avanços significativos nas comunicações sem fio, a demanda por redes mais rápidas, acessíveis e seguras continua a crescer. Abordagens tradicionais de segurança que dependem de técnicas criptográficas em camadas superiores podem não ser suficientes para o futuro mundo altamente conectado. Portanto, esta pesquisa concentra-se nas técnicas de seguraça a nivél físico, especifica- mente no regime de campo próximo, para melhorar a confidencialidade e privacidade das comunicações sem fio. O estudo começa com uma análise do estado da arte, abrangendo gerações ante- riores de telecomunicações, sistemas Multiple Input Multiple Output (MIMO), MIMO com Extremely Large Antenna Arrays (ELAA)s, e uma visão geral dos conceitos de seguraça a nivél físico. Posteriormente, é apresentada uma análise abrangente dos componentes de modelagem do canal no campo próximo, explorando as características únicas de propagação de ondas eletromagnéticas nesta região. A tese, em seguida, aprofunda a exploração de seguraça a nivél físico no campo próximo, empregando o modelo de canal estabelecido para calcular a "Secrecy Rate"no "Downlink"e a capacidade máxima atingivel no "Uplink". Vários cenários envolvendo um utilizador malicioso na ligação de comunica- ção são considerados, destacando as capacidades inerentes de segurança das comunicações no campo próximo. Em conclusão, esta pesquisa contribui para o avanço das tecnologias de co- municação segura, fornecendo informações sobre os aspetos de segurança da camada física das comunicações no campo próximo no contexto de 6G. Os resultados mostram o potencial de utilizar as características de propagação de grandes matrizes de antenas, como o feixe de profundidade limitada, para melhorar a segurança e a privacidade. As implicações práticas e potenciais aplicações dos resultados da pesquisa também são discutidas.
Descrição
Palavras-chave
Wireless communications 6G Physical layer security Near-field communications Channel modeling Beamforming